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WO2013018754A1 - 燃焼装置及び溶融金属容器の湯道洗浄方法 - Google Patents

燃焼装置及び溶融金属容器の湯道洗浄方法 Download PDF

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WO2013018754A1
WO2013018754A1 PCT/JP2012/069310 JP2012069310W WO2013018754A1 WO 2013018754 A1 WO2013018754 A1 WO 2013018754A1 JP 2012069310 W JP2012069310 W JP 2012069310W WO 2013018754 A1 WO2013018754 A1 WO 2013018754A1
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WO
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combustion
flame
nozzle
auxiliary
fuel gas
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PCT/JP2012/069310
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English (en)
French (fr)
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公勇 谷山
邦夫 藤井
福永　新一
平本　祐二
清 山地
吉範 秦
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Chugai Ro Co Ltd
Original Assignee
Chugai Ro Co Ltd
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D43/00—Mechanical cleaning, e.g. skimming of molten metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D45/00—Equipment for casting, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details
    • F23D14/48—Nozzles
    • F23D14/56—Nozzles for spreading the flame over an area, e.g. for desurfacing of solid material, for surface hardening or for heating workpieces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F23D99/002—Burners specially adapted for specific applications
    • F23D99/004—Burners specially adapted for specific applications for use in particular heating operations

Definitions

  • the present invention relates to a combustion apparatus used to scour ingots attached to a runner of a molten metal container such as a tundish, and to shave ingots attached to a runner of a molten metal container by the combustion apparatus.
  • the present invention relates to a runner cleaning method for a molten metal container that removes the molten metal container to prevent clogging of the molten metal container.
  • the present invention is characterized in that the metal bar adhering to the runner of the molten metal container is efficiently scraped in a short time so that the runner in the molten metal container can be cleaned appropriately.
  • Patent Document 1 Conventionally, in a molten metal container such as a tundish, as shown in Patent Document 1, heat is taken away by a refractory or the like in a portion of the runner through which the molten metal passes, so that the molten metal is solidified and ground in the runway. There was a problem that gold adhered and this caused clogging of the runway. Further, as another form of the runner, there is a pouring spout (tundish upper nozzle) as shown in Patent Document 2, which has the same problem.
  • oxygen was blown from the opposite side of the combustion apparatus using an oxygen jet lance.
  • a seal cover is provided on the outlet side of a tundish pouring port (tundish upper nozzle) that becomes a runner, and adheres to the runner through the seal cover.
  • a method in which a runner is washed by spraying a plasma jet using a non-oxidizing gas, a reducing gas, or a mixed gas thereof as a raw material gas from a plasma torch.
  • the object of the present invention is to solve the above-described problems in the case where the bare metal adhering to the runner in a molten metal container such as a tundish is to be scraped.
  • the metal stick attached to the runner of the molten metal container is removed by the combustion device, the metal stick attached to the runner of the molten metal container is efficiently scraped in a short time. It is an object of the present invention to appropriately clean the runner in the molten metal container.
  • a combustion nozzle for inner flame is provided at the center of the tip of the combustion burner, and an outer flame is provided on the outer peripheral side of the combustion nozzle for inner flame.
  • a combustion nozzle was provided for controlling the internal flame and the external flame independently.
  • a plurality of combustion nozzles for internal flames having an auxiliary combustion gas discharge nozzle for discharging auxiliary combustion gas and a fuel gas discharge nozzle for discharging fuel gas at the center of the tip of the combustion burner are provided.
  • a plurality of external flame combustion nozzles having an auxiliary combustion gas discharge nozzle for discharging auxiliary combustion gas and a fuel gas discharge nozzle for discharging fuel gas are provided on the outer peripheral side of the combustion nozzle for inner flame. Can be.
  • oxygen, air, or the like can be used as the auxiliary combustion gas.
  • oxygen in order to improve the combustion property of the fuel gas, it is preferable to use oxygen as the auxiliary combustion gas.
  • the combustion-supporting gas discharge nozzles in order to discharge the combustion-supporting gas from each of the above-mentioned combustion-supporting gas discharge nozzles, in order to efficiently scrape the bare metal adhering to the runner of the molten metal container in a short time and blow it forward. It is preferable to discharge the combustion-supporting gas from each of the combustion-supporting gas discharge nozzles at a high speed. On the other hand, if the speed at which the combustion-supporting gas is discharged becomes too fast, the flame is lifted and stable combustion cannot be performed. There is a fear. For this reason, it is preferable that the discharge speed of the auxiliary combustion gas discharged from each auxiliary combustion gas discharge nozzle is in the range of 450 to 500 m / s.
  • the combustion gas is burned at the tip of each of the combustion nozzles so that the fuel gas is stably burned. It is preferable to provide a concave portion.
  • an inner flame auxiliary combustion gas supply pipe for supplying the auxiliary combustion gas to the auxiliary combustion gas discharge nozzle in the inner flame combustion nozzle
  • An inner flame fuel gas supply pipe for supplying fuel gas to the fuel gas discharge nozzle in the combustion nozzle for inner flame, and an outer flame for supplying auxiliary combustion gas to the auxiliary combustion gas discharge nozzle in the combustion nozzle for outer flame
  • the auxiliary combustion gas supply pipe and the outer flame fuel gas supply pipe for supplying the fuel gas to the fuel gas discharge nozzle in the combustion nozzle for the outer flame can have a multi-tube structure.
  • the adjacent combustion nozzles perform appropriate combustion with each other, and in order to be able to complement the combustion with each other, the inside diameter of the auxiliary combustion gas discharge nozzle is D, and the adjacent combustion nozzles It is preferable to satisfy the condition of 3 ⁇ P / D ⁇ 5, where P is the interval between the auxiliary combustible gas discharge nozzles.
  • the combustion device of the present invention is used as a runner cleaning device for a molten metal container.
  • the cross section of the runner of the molten metal container is a circle having a diameter of 50 mm or more and 400 mm or less, or a surface having the same area as the circle.
  • the above-mentioned combustion apparatus is used to scrape and remove the metal that has adhered to the molten metal container runner.
  • the above-mentioned internal metal it is preferable to make the combustion in the combustion nozzle for flame stronger than the combustion in the combustion nozzle for external flame. Also, in the initial stage of scraping the metal that has adhered to the runner of the molten metal container, only the combustion in the combustion nozzle for the inner flame is performed, and then only the combustion in the combustion nozzle for the outer flame is performed. It can also be.
  • a combustion nozzle for inner flame is provided at the center of the tip of the combustion burner, and a combustion nozzle for outer flame is provided on the outer peripheral side of the combustion nozzle for inner flame.
  • each of the auxiliary combustion gases in the plurality of inner flame combustion nozzles provided at the tip of the combustion burner and the plurality of outer flame combustion nozzles provided on the outer peripheral side thereof When the auxiliary gas is discharged from the discharge nozzle to burn the fuel gas, the auxiliary gas can be discharged from the auxiliary gas discharge nozzle at a high speed and the fuel gas can be strongly burned, In this way, when the auxiliary combustion gas is discharged from the auxiliary combustion gas discharge nozzle at a high speed, even if the flame in some combustion nozzles becomes unstable, the flame is supplemented by the combustion in the adjacent combustion nozzle. It is possible to perform stable combustion in each combustion nozzle without flying.
  • a plurality of combustion nozzles for internal flames provided at the tip of the combustion burner In the combustion nozzle for external flames, the combustion gas can be burned by discharging the combustion gas from the combustion gas discharge nozzle at a high speed without using an oxygen jet lance as before. Due to the combustion in the combustion nozzles for the inner flame and the combustion nozzles for the outer flame provided at the tip of the burner, the bare metal attached to the runner of the molten metal container is quickly melted. The metal bar attached to the runner of the molten metal container is efficiently scraped and removed in a short time, and the runner in the molten metal container can be cleaned appropriately.
  • FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view of a combustion nozzle provided at the tip of a combustion burner in the combustion device in the embodiment.
  • the auxiliary combustion gas discharge nozzle in the combustion nozzle for the inner flame provided at the tip of the combustion burner the auxiliary combustion gas discharge nozzle and the combustion nozzle in the combustion nozzle for the fuel and outer flame, It is a schematic sectional explanatory drawing which showed the structure which supplies auxiliary combustion gas and fuel gas, respectively.
  • the amount of auxiliary combustion gas and fuel gas supplied to the combustion nozzle for inner flame is controlled by the control device, and the auxiliary combustion gas and fuel supplied to the combustion nozzle for outer flame are controlled.
  • a combustion apparatus according to an embodiment of the present invention and a molten metal container runner cleaning method that uses the combustion apparatus to remove metal that has adhered to the runner of a molten metal container by scouring, based on the attached drawings.
  • This will be specifically described.
  • the runner cleaning method of the combustion apparatus and molten metal container which concerns on this invention is not limited to what was shown to the following embodiment, In the range which does not change the summary of invention, it can change and implement suitably.
  • a Laval nozzle capable of discharging a combustion-supporting gas composed of oxygen or air at a high speed higher than the sonic speed is used at the center of the tip of the combustion burner 10.
  • a plurality of combustion flame nozzles 13a each having an auxiliary combustion gas discharge nozzle 11a and a fuel gas discharge nozzle 12a for discharging fuel gas are provided, and oxygen is provided on the outer peripheral side of the combustion flame nozzle 13a.
  • a combustion nozzle for an external flame having an auxiliary combustion gas discharge nozzle 11b using a Laval nozzle capable of discharging an auxiliary combustion gas composed of gas and air at a speed higher than the speed of sound, and a fuel gas discharge nozzle 12b for discharging fuel gas
  • a cooling unit 14 for cooling the combustion burner 10 is provided on the outer peripheral side of the combustion nozzle 13b for the external flame. Only to have.
  • combustion concave portions 15a and 15b are provided at the respective tip portions, and this combustion concave portion 15a. , 15b, the auxiliary gas is discharged from the auxiliary gas discharge nozzles 11a, 11b and the fuel gas is discharged from the fuel gas discharge nozzles 12a, 12b.
  • the fuel gas is discharged from the combustion recesses 15a, 15b. It is made to burn in contact with auxiliary gas.
  • the auxiliary combustion gas is supplied to the auxiliary combustion gas discharge nozzles 11a and 11b in the combustion nozzles 13a and 13b for the inner flame and the outer flame, and the fuel gas is supplied to the fuel gas discharge nozzles 12a and 12b.
  • the auxiliary flame auxiliary gas supply pipe 16a for supplying auxiliary gas to the auxiliary gas discharge nozzle 11a in the inner flame combustion nozzle 13a
  • a combustion gas is supplied to the fuel gas supply pipe 17a for the inner flame for supplying the fuel gas to the fuel gas discharge nozzle 12a in the combustion nozzle 13a for the inner flame, and to the auxiliary gas discharge nozzle 11b in the combustion nozzle 13b for the outer flame.
  • the control device 20 causes the combustion flame nozzle 13 a and the combustion nozzle 13 b for the external flame to be supplied from the auxiliary combustion gas supply device 21. While controlling the quantity of the auxiliary combustion gas supplied to each auxiliary combustion gas discharge nozzle 11a, 11b, each fuel in the combustion nozzle 13a for inner flames and the combustion nozzle 13b for outer flames from the fuel gas supply device 22 The amount of fuel gas supplied to the gas discharge nozzles 12a and 12b is controlled.
  • the base metal 33 attached to the portion of the runner 32 for passing the molten metal provided in the refractory 31 in the molten metal container 30 such as a tundish is used with the combustion apparatus of this embodiment.
  • the front end of the combustion burner 10 is set toward the runner 32, and the combustion recesses in the combustion nozzles 13a and 13b for the inner flame and the outer flame are set.
  • 15a and 15b discharge auxiliary gas from the auxiliary gas discharge nozzles 11a and 11b, and discharge the fuel gas from the fuel gas discharge nozzles 12a and 12b, respectively.
  • the fuel gas is used for combustion for inner flame and outer flame.
  • the metal bar 33 burned in the nozzles 13a and 13b and adhered to the portion of the runner 32 is scraped off.
  • the combustion gas is discharged from the combustion gas discharge nozzles 11a and 11b to the combustion recesses 15a and 15b in the combustion nozzles 13a and 13b for the inner flame and the outer flame, and the fuel gas.
  • the fuel gas is discharged from the discharge nozzles 12a and 12b, the auxiliary combustion gas and the fuel gas collide with each other in the combustion recesses 15a and 15b and are mixed with each other.
  • 13b a stable flame can be obtained, and the flame is prevented from flashing back into the combustion burner 10.
  • the auxiliary combustion gas is discharged from the auxiliary combustion gas discharge nozzles 11a and 11b provided in the combustion nozzles 13a and 13b for the inner flame and the outer flame, respectively, at the high speed higher than the sonic speed.
  • the metal 33 attached to the runner 32 is quickly melted, and the metal 33 attached to the runner 32 is quickly It will be scraped.
  • the above-described combustion nozzles 13a and 13b for the inner flame and the outer flame are used.
  • the flame is held in the combustion recesses 15a and 15b, and the flame is not lost by the combustion in the adjacent combustion nozzles 13a and 13b, and the combustion nozzles 13a and 13b are stabilized. Combustion can be performed.
  • the discharge speed at which the auxiliary combustion gas is discharged from each of the auxiliary combustion gas discharge nozzles 11a and 11b becomes slow, the molten metal 33 as described above cannot be pushed forward and blown off appropriately.
  • the discharge speed becomes too fast the flames at the combustion nozzles 13a and 13b are lifted and the combustion becomes unstable, thereby reducing the combustion efficiency, lowering the melting efficiency and increasing the noise.
  • the discharge speed at which the auxiliary combustion gas is discharged from the auxiliary combustion gas discharge nozzles 11a and 11b is in the range of 450 to 500 m / s.
  • each of the combustion nozzles 13a, 13b for the inner flame and the outer flame appropriate combustion is performed in the adjacent combustion nozzles 13a, 13a, 13b, 13b, and the combustion can be complemented with each other.
  • the inner diameters of the auxiliary combustion gas discharge nozzles 11a and 11b are D
  • the combustion nozzle 13a for the inner flame and the combustion nozzle 13b for the outer flame are adjacent to each other.
  • the interval between the auxiliary combustion gas discharge nozzles 11a, 11a, 11b, and 11b in 13a, 13a, 13b, and 13b is P, it is preferable to satisfy the condition of 3 ⁇ P / D ⁇ 5.
  • the control device 20 controls the amount of auxiliary combustion gas discharged from the inner flame auxiliary combustion gas discharge nozzle 11a and the amount of fuel gas discharged from the inner flame fuel gas discharge nozzle 12a.
  • the amount of the auxiliary combustion gas discharged from the flame auxiliary combustion gas discharge nozzle 11b and the amount of the fuel gas discharged from the outer flame fuel gas discharge nozzle 12b are larger than those shown in FIG. It is preferable to make the combustion in the combustion nozzle 13a stronger than the combustion in the combustion nozzle 13b for the external flame.
  • the auxiliary combustion gas discharge nozzle 11b for external flame is used.
  • the amount of the auxiliary combustion gas discharged from the outer flame and the amount of the fuel gas discharged from the outer flame fuel gas discharge nozzle 12b are increased to strengthen the combustion in the outer flame combustion nozzle 13b, and the peripheral portion of the runner 32 The ingot 33 attached to the surface is scraped.
  • the combustion in the combustion nozzle 13a for the inner flame is made stronger than the combustion in the combustion nozzle 13b for the outer flame.
  • the combustion in the combustion nozzle 13b for the outer flame may be made stronger than the combustion in the combustion nozzle 13a for the inner flame in the later stage of cutting the metal 33 attached to the runner 32.
  • the combustion in the combustion nozzle 13a for the inner flame and the combustion in the combustion nozzle 13b for the outer flame are controlled independently, and the ground where the opening of the runner 32 is attached is controlled.
  • the inner flame caused by the combustion nozzle 13a for the inner flame is made stronger than the outer flame caused by the combustion nozzle 13b for the outer flame, and the metal 33 is melted at the center of the runner 32.
  • the fuel is concentrated and used to gradually enlarge the opening that penetrates the runner 32.
  • the combustion in the combustion nozzle 13b for the external flame is performed. Is made stronger than the combustion in the combustion nozzle 13a for the internal flame, so that the fuel is concentrated on the opening extending through the runner 32. Therefore, the fuel can be used efficiently, and the runner 32 can be cleaned in a shorter time than before.

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Abstract

燃焼装置により、溶融金属容器の湯道に付着した地金を短時間で効率よく溶削させて、溶融金属容器の湯道を適切に洗浄できるようにすることを課題とする。燃焼バーナ10先端の中央部に助燃性ガスを高速で吐出させることができる助燃性ガス吐出ノズル11aと燃料ガスを吐出させる燃料ガス吐出ノズル12aとを有する内炎用の燃焼用ノズル13aが複数設けられると共に、この内炎用の燃焼用ノズルの外周側に、助燃性ガスを高速で吐出させることができる助燃性ガス吐出ノズル11bと燃料ガスを吐出させる燃料ガス吐出ノズル12bとを有する外炎用の燃焼用ノズル13bが複数設けられた燃焼装置を用いた。

Description

燃焼装置及び溶融金属容器の湯道洗浄方法
　本発明は、タンディッシュ等の溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させたりするのに使用する燃焼装置及びこの燃焼装置により溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させて除去し、溶融金属容器の湯道詰りを防止する溶融金属容器の湯道洗浄方法に関するものである。特に、上記の溶融金属容器の湯道に付着した地金を短時間で効率よく溶削させて、溶融金属容器における湯道を適切に洗浄できるようにした点に特徴を有するものである。
　従来から、タンディッシュ等の溶融金属容器においては、特許文献１に示されるように、溶融金属を通す湯道の部分における耐火物等に熱が奪われて溶融金属が凝固して湯道に地金が付着し、これにより湯道が詰まったりするという問題があった。また、湯道の別形態としては、特許文献２に示されるように、注湯口（タンディッシュ上ノズル）があり、これにおいても同様の問題があった。
　このため、溶融金属容器の湯道に付着した地金を除去して、溶融金属容器において湯道が詰まるのを防止することが従来から行われている。
　そして、このように湯道に付着した地金を除去するにあたり、従来においては、燃焼バーナを用いた燃焼装置により、湯道に付着した地金を加熱溶融させて除去することが行われていたが、湯道に付着した地金を加熱溶融させて除去するのに多くの時間を要するという問題があった。
　また、湯道に付着した地金を速やかに加熱溶融させて除去するため、さらに燃焼装置と反対側から酸素ジェットランスを用いて酸素を吹き付けることも行われていた。
　しかし、このように酸素ジェットランスを用いて酸素を吹き付ける場合、作業者が酸素ジェットランスを適切な位置にセットさせて酸素の吹き付けを行うため、作業が面倒であると共に、地金の加熱溶融に伴う煙等が発生して、作業者に悪影響を及ぼすおそれがあった。
　また、従来においては、特許文献２に示されるように、湯道となるタンディッシュの注湯口（タンディッシュ上ノズル）の出口側にシールカバーを設け、このシールカバー内を通して、湯道に付着した地金に非酸化性ガス、還元性ガス、またはこれらの混合ガスを原料ガスとするプラズマジェットをプラズマトーチから吹き付けて、湯道を洗浄するようにしたものも提案されている。
　しかし、このように湯道となるタンディッシュの注湯口の出口側にシールカバーを設け、プラズマトーチから上記のような原料ガスをプラズマジェットにして吹き付ける場合には、作業が面倒で、コストが高くつくと共に、湯道に付着した地金を速やかに除去させることができないという問題があった。
特開平９－２２０６４７号公報 特開平１１－１３８２４０号公報
　本発明は、タンディッシュ等の溶融金属容器における湯道に付着した地金を溶削させたりする場合における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
　すなわち、本発明は、燃焼装置により溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させて除去するにあたり、溶融金属容器の湯道に付着した地金を短時間で効率よく溶削させて、溶融金属容器における湯道を適切に洗浄できるようにすることを課題とするものである。
　本発明における燃焼装置においては、上記のような課題を解決するため、燃焼バーナ先端の中央部に内炎用の燃焼用ノズルを設けると共に、この内炎用の燃焼用ノズルの外周側に外炎用の燃焼用ノズルを設け、内炎と外炎とを独立して制御できるようにした。
　そして、このような燃焼装置においては、燃焼バーナ先端の中央部に助燃性ガスを吐出させる助燃性ガス吐出ノズルと燃料ガスを吐出させる燃料ガス吐出ノズルとを有する内炎用の燃焼用ノズルを複数設けると共に、この内炎用の燃焼用ノズルの外周側に、助燃性ガスを吐出させる助燃性ガス吐出ノズルと燃料ガスを吐出させる燃料ガス吐出ノズルとを有する外炎用の燃焼用ノズルを複数設けるようにすることができる。
　ここで、この燃焼装置においては、上記の助燃性ガスとして、酸素や空気などを用いることができるが、燃料ガスの燃焼性を高めるためには、助燃性ガスに酸素を用いることが好ましい。
　また、この燃焼装置において、上記の各助燃性ガス吐出ノズルから助燃性ガスを吐出させるにあたり、溶融金属容器の湯道に付着した地金を短時間で効率よく溶削させ、前方に吹き飛ばすためには、上記の各助燃性ガス吐出ノズルから助燃性ガスを高速で吐出させることが好ましく、一方、助燃性ガスを吐出させる速度が速くなりすぎると、火炎がリフトして、安定した燃焼が行えなくなるおそれがある。このため、上記の各助燃性ガス吐出ノズルから吐出させる助燃性ガスの吐出速度を４５０～５００ｍ／ｓの範囲にすることが好ましい。
　また、上記のように助燃性ガス吐出ノズルから助燃性ガスを高速で吐出させた場合においても、燃料ガスが安定して燃焼されるようにするため、上記の各燃焼用ノズルの先端部に燃焼用凹部を設けることが好ましい。
　また、上記のように燃焼バーナ先端に内炎用と外炎用の燃焼用ノズルをそれぞれ複数設けた場合において、内炎用及び外炎用の各燃焼用ノズルにおける助燃性ガス吐出ノズルと燃料ガス吐出ノズルとに、それぞれ助燃性ガスと燃料ガスとを適切に供給させるにあたっては、内炎用の燃焼用ノズルにおける助燃性ガス吐出ノズルに助燃性ガスを供給する内炎用助燃性ガス供給管と、内炎用の燃焼用ノズルにおける燃料ガス吐出ノズルに燃料ガスを供給する内炎用燃料ガス供給管と、外炎用の燃焼用ノズルにおける助燃性ガス吐出ノズルに助燃性ガスを供給する外炎用助燃性ガス供給管と、外炎用の燃焼用ノズルにおける燃料ガス吐出ノズルに燃料ガスを供給する外炎用燃料ガス供給管とを多重管構造にすることができる。
　また、この燃焼装置においては、隣り合う燃焼用ノズルにおいて互いに適切な燃焼が行われると共に、燃焼を互いに補完できるようにするため、上記の助燃性ガス吐出ノズルの内径をＤ、隣り合う燃焼用ノズルにおける助燃性ガス吐出ノズル間の間隔をＰとした場合に、３≦Ｐ／Ｄ≦５の条件を満たすようにすることが好ましい。
　なお、本発明の燃焼装置は、溶融金属容器の湯道洗浄装置として使用する。一般に、溶融金属容器の湯道の断面は、直径５０ｍｍ以上、４００ｍｍ以下の円形か、当該円形と同面積の面である。
　そして、本発明における溶融金属容器の湯道洗浄方法においては、上記の燃焼装置を用いて、溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させて除去するようにした。
　ここで、上記の燃焼装置により溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させて除去するにあたっては、溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させる初期に、上記の内炎用の燃焼用ノズルにおける燃焼を、外炎用の燃焼用ノズルにおける燃焼より強くすることが好ましい。また、溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させる初期に、上記の内炎用の燃焼用ノズルにおける燃焼だけを行い、その後、外炎用の燃焼用ノズルにおける燃焼だけを行うようにすることもできる。
　本発明における燃焼装置においては、燃焼バーナ先端の中央部に内炎用の燃焼用ノズルを設けると共に、この内炎用の燃焼用ノズルの外周側に外炎用の燃焼用ノズルを設け、内炎と外炎とを独立して制御できるようにしたため、この燃焼装置を用いて溶融金属容器の湯道を洗浄する場合、溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させる初期に、上記の内炎用の燃焼用ノズルにおける燃焼を、外炎用の燃焼用ノズルにおける燃焼より強くすることができる。さらに、溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させる初期に、上記の内炎用の燃焼用ノズルにおける燃焼だけを行い、その後、外炎用の燃焼用ノズルにおける燃焼だけを行うようにすることもできる。
　また、本発明における燃焼装置において、燃焼バーナ先端に設けられた複数の内炎用の燃焼用ノズルと、その外周側に設けられた複数の外炎用の燃焼用ノズルとにおいて、それぞれ助燃性ガス吐出ノズルから助燃性ガスを吐出させて燃料ガスを燃焼させるようにした場合、それぞれ助燃性ガス吐出ノズルから助燃性ガスを高速で吐出させて燃料ガスを強く燃焼させることができるようになると共に、このように助燃性ガスを助燃性ガス吐出ノズルから高速で吐出させた場合において、一部の燃焼用ノズルにおける火炎が不安定になっても、隣接する燃焼用ノズルにおける燃焼によって補完するので火炎が飛んだりするということがなく、各燃焼用ノズルにおいて安定した燃焼が行えるようになる。
　そして、本発明における燃焼装置を用いて、溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させて除去する場合、燃焼バーナ先端に設けられた複数の内炎用の燃焼用ノズルと、複数の外炎用の燃焼用ノズルとにおいて、それぞれ助燃性ガス吐出ノズルから助燃性ガスを高速で吐出させて燃料ガスを燃焼させることができ、従来のように酸素ジェットランスを用いなくても、燃焼バーナ先端に設けられた複数の内炎用の燃焼用ノズルと複数の外炎用の燃焼用ノズルとにおける燃焼によって、溶融金属容器の湯道に付着した地金が速やかに溶融されるようになり、溶融金属容器の湯道に付着した地金が短時間で効率よく溶削されて除去され、溶融金属容器における湯道を適切に洗浄できるようになる。
本発明の一実施形態に係る燃焼装置において、燃焼バーナの先端側の概略正面図である。 上記の実施形態における燃焼装置において、燃焼バーナ先端に設けた燃焼用ノズルの断面説明図である。 上記の実施形態における燃焼装置において、燃焼バーナ先端に設けられた内炎用の燃焼用ノズルにおける助燃性ガス吐出ノズルと燃料及び外炎用の燃焼用ノズルにおける助燃性ガス吐出ノズルと燃焼用ノズルとにそれぞれ助燃性ガスや燃料ガスを供給する構造を示した概略断面説明図である。 上記の実施形態における燃焼装置において、制御装置によって内炎用の燃焼用ノズルに供給する助燃性ガス及び燃料ガスの量を制御すると共に、外炎用の燃焼用ノズルに供給する助燃性ガス及び燃料ガスの量を制御する構成を示したブロック図である。 上記の実施形態における燃焼装置を用いて溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させる状態を示した概略断面説明図である。 上記の実施形態における燃焼装置を用いて溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させる初期において、内炎用の燃焼用ノズルにおける燃焼を、外炎用の燃焼用ノズルにおける燃焼より強くした状態を示した概略説明図である。
　以下、この発明の実施形態に係る燃焼装置及びこの燃焼装置を用いて溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させて除去する溶融金属容器の湯道洗浄方法を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係る燃焼装置及び溶融金属容器の湯道洗浄方法は下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
　この実施形態における燃焼装置においては、図１～図３に示すように、燃焼バーナ１０先端の中央部に、酸素や空気からなる助燃性ガスを音速以上の高速で吐出させることができるラバールノズルを用いた助燃性ガス吐出ノズル１１ａと、燃料ガスを吐出させる燃料ガス吐出ノズル１２ａとを有する内炎用の燃焼用ノズル１３ａを複数設けると共に、この内炎用の燃焼用ノズル１３ａの外周側に、酸素や空気からなる助燃性ガスを音速以上の高速で吐出させることができるラバールノズルを用いた助燃性ガス吐出ノズル１１ｂと、燃料ガスを吐出させる燃料ガス吐出ノズル１２ｂとを有する外炎用の燃焼用ノズル１３ｂを複数設け、さらにこの外炎用の燃焼用ノズル１３ｂの外周側に、この燃焼バーナ１０を冷却させるための冷却部１４を設けている。
　ここで、上記の内炎用及び外炎用の各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂにおいては、図２に示すように、それぞれの先端部に燃焼用凹部１５ａ，１５ｂが設けられ、この燃焼用凹部１５ａ，１５ｂに、上記の助燃性ガス吐出ノズル１１ａ，１１ｂから助燃性ガスを吐出させると共に上記の燃料ガス吐出ノズル１２ａ，１２ｂから燃料ガスを吐出させ、この燃焼用凹部１５ａ，１５ｂにおいて、燃料ガスを助燃性ガスと接触させて燃焼させるようにしている。
　また、上記の内炎用及び外炎用の各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂにおける各助燃性ガス吐出ノズル１１ａ，１１ｂに助燃性ガスを供給すると共に、各燃料ガス吐出ノズル１２ａ，１２ｂに燃料ガスを供給するにあたり、この実施形態においては、図３に示すように、内炎用の燃焼用ノズル１３ａにおける助燃性ガス吐出ノズル１１ａに助燃性ガスを供給する内炎用助燃性ガス供給管１６ａと、内炎用の燃焼用ノズル１３ａにおける燃料ガス吐出ノズル１２ａに燃料ガスを供給する内炎用燃料ガス供給管１７ａと、外炎用の燃焼用ノズル１３ｂにおける助燃性ガス吐出ノズル１１ｂに助燃性ガスを供給する外炎用助燃性ガス供給管１６ｂと、外炎用の燃焼用ノズル１３ｂにおける燃料ガス吐出ノズル１２ｂに燃料ガスを供給する外炎用燃料ガス供給管１７ｂとを同心円状に配置させた多重管構造にして、上記のように内炎用及び外炎用の各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂが設けられた燃焼バーナ１０先端のノズル部１０ａに接続させている。
　また、この実施形態の燃焼装置においては、図４に示すように、制御装置２０により、助燃性ガス供給装置２１から上記の内炎用の燃焼用ノズル１３ａ及び外炎用の燃焼用ノズル１３ｂにおける各助燃性ガス吐出ノズル１１ａ，１１ｂに供給する助燃性ガスの量を制御すると共に、燃料ガス供給装置２２から上記の内炎用の燃焼用ノズル１３ａ及び外炎用の燃焼用ノズル１３ｂにおける各燃料ガス吐出ノズル１２ａ，１２ｂに供給する燃料ガスの量を制御するようにしている。
　そして、図５に示すように、タンディッシュ等の溶融金属容器３０において耐火物３１に設けられた溶融金属を通す湯道３２の部分に付着した地金３３を、この実施形態の燃焼装置を用いて溶削させるにあたっては、上記の燃焼バーナ１０先端を上記の湯道３２の部分に向けてセットし、上記の内炎用及び外炎用の各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂにおける上記の燃焼用凹部１５ａ，１５ｂに、それぞれ助燃性ガス吐出ノズル１１ａ，１１ｂから助燃性ガスを吐出させると共に燃料ガス吐出ノズル１２ａ，１２ｂから燃料ガスを吐出させ、燃料ガスを内炎用及び外炎用の各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂにおいて燃焼させて、湯道３２の部分に付着した地金３３を溶削させるようにしている。
　ここで、上記のように内炎用及び外炎用の各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂにおける燃焼用凹部１５ａ，１５ｂに、それぞれ助燃性ガス吐出ノズル１１ａ，１１ｂから助燃性ガスを吐出させると共に燃料ガス吐出ノズル１２ａ，１２ｂから燃料ガスを吐出させるようにすると、各燃焼用凹部１５ａ，１５ｂの内部で助燃性ガスと燃料ガスとが互いにぶつかって攪拌されて混合されるため、各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂにおいて安定した火炎が得られるようになると共に、火炎が燃焼バーナ１０の内部に逆火するのも防止される。
　ここで、内炎用及び外炎用の各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂに設けられた上記の助燃性ガス吐出ノズル１１ａ，１１ｂからそれぞれ助燃性ガスを音速以上の高速で吐出させると、内炎用及び外炎用の各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂにおける高速の火炎により、湯道３２の部分に付着した地金３３が速やかに溶融されて、湯道３２の部分に付着した地金３３が速やかに溶削されるようになる。
　また、上記のように助燃性ガス吐出ノズル１１ａ，１１ｂからそれぞれ助燃性ガスを音速以上の高速で吐出させた場合においては、内炎用及び外炎用の各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂにおける上記の燃焼用凹部１５ａ，１５ｂにおいて火炎が保炎されると共に、隣接する各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂにおける燃焼により、火炎が飛んで消えたりするということもなく、各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂにおいて安定した燃焼が行えるようになる。
　ここで、上記の各助燃性ガス吐出ノズル１１ａ，１１ｂから助燃性ガスを吐出させる吐出速度が遅くなると、上記のように溶融された地金３３を前方に押し出して適切に吹き飛ばすことができなくなる。一方、吐出速度が速くなりすぎると、各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂにおける火炎がリフトして燃焼が不安定になり、これにより燃焼効率が低下して、溶解効率が低下すると共に騒音が大きくなる。このため、各助燃性ガス吐出ノズル１１ａ，１１ｂから助燃性ガスを吐出させる吐出速度を４５０～５００ｍ／ｓの範囲にすることが好ましい。
　また、上記の内炎用及び外炎用の各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂにおいて、隣り合う燃焼用ノズル１３ａ，１３ａ、１３ｂ，１３ｂにおいて互いに適切な燃焼が行われると共に、燃焼を互いに補完できるようにするためには、図１に示すように、助燃性ガス吐出ノズル１１ａ，１１ｂの内径をＤ、内炎用の燃焼用ノズル１３ａや外炎用の燃焼用ノズル１３ｂにおいて、それぞれ隣り合う燃焼用ノズル１３ａ，１３ａ、１３ｂ，１３ｂにおける助燃性ガス吐出ノズル１１ａ，１１ａ、１１ｂ，１１ｂ間の間隔をＰとした場合に、３≦Ｐ／Ｄ≦５の条件を満たすようにすることが好ましい。
　なお、上記のように燃料ガスを内炎用及び外炎用の各燃焼用ノズル１３ａ，１３ｂにおいて燃料ガスを燃焼させて、湯道３２の部分に付着した地金３３を溶削させるにあたり、初期の段階においては、上記の制御装置２０により、内炎用の助燃性ガス吐出ノズル１１ａから吐出させる助燃性ガスの量及び内炎用の燃料ガス吐出ノズル１２ａから吐出させる燃料ガスの量を、外炎用の助燃性ガス吐出ノズル１１ｂから吐出させる助燃性ガスの量及び外炎用の燃料ガス吐出ノズル１２ｂから吐出させる燃料ガスの量よりも多くし、図６に示すように、内炎用の燃焼用ノズル１３ａにおける燃焼を、外炎用の燃焼用ノズル１３ｂにおける燃焼より強くすることが好ましい。
　このようにすると、湯道３２に付着した地金３３によって湯道３２の開口が小さくなっていても、内炎用の燃焼用ノズル１３ａにおける燃焼の火炎により、この湯道３２の中心部における地金３３が速やかに溶削され、湯道３２が貫通されて開口が次第に大きくなり、湯道３２に付着した地金３３が適切に溶削されると共に、火炎がバックラッシュしたりするのが防止されるようになる。また、上記の外炎用の燃焼用ノズル１３ｂによる外炎によって周囲の空気の巻き込みが防止されるため、内炎の速度が減衰したり、温度が低下したりするのが軽減される。
　また、このように湯道３２の中心部における地金３３を溶削させて、地金３３が付着した湯道３２における貫通孔をある程度まで大きくした後に、外炎用の助燃性ガス吐出ノズル１１ｂから吐出させる助燃性ガスの量及び外炎用の燃料ガス吐出ノズル１２ｂから吐出させる燃料ガスの量を多くして、外炎用の燃焼用ノズル１３ｂにおける燃焼を強くし、湯道３２の周辺部に付着した地金３３を溶削させるようにする。
　なお、上記の実施形態において、湯道３２に付着した地金３３を溶削する初期に、内炎用の燃焼用ノズル１３ａにおける燃焼を、外炎用の燃焼用ノズル１３ｂにおける燃焼より強くするようにしたが、湯道３２に付着した地金３３を溶削する後期に、外炎用の燃焼用ノズル１３ｂにおける燃焼を、内炎用の燃焼用ノズル１３ａにおける燃焼より強くしてもよい。
　また、湯道３２に付着した地金３３を溶削する初期に、内炎用の燃焼用ノズル１３ａにおける燃焼だけを行い、地金３３が付着した湯道３２における貫通孔をある程度まで大きくした後、外炎用の燃焼用ノズル１３ｂにおける燃焼だけを行うようにすることもできる。
　上記のように、本発明においては、内炎用の燃焼用ノズル１３ａにおける燃焼と、外炎用の燃焼用ノズル１３ｂにおける燃焼とをそれぞれ独立して制御し、湯道３２の開口が付着した地金３３によって小さくなっている場合には、内炎用の燃焼用ノズル１３ａによる内炎を外炎用の燃焼用ノズル１３ｂによる外炎より強くし、湯道３２の中心部における地金３３を溶解させて、湯道３２を貫通する開口を徐々に大きくするのに燃料を集中して使用し、湯道３２を貫通する開口がある程度大きくなった時点で、外炎用の燃焼用ノズル１３ｂにおける燃焼を、内炎用の燃焼用ノズル１３ａにおける燃焼より強くして、湯道３２を貫通する開口を広げることに燃料を集中させるようにしている。このため、燃料を効率よく使用することができ、従来よりも短時間で湯道３２を洗浄することが可能になった。
　１０　燃焼バーナ
　１１ａ，１１ｂ　助燃性ガス吐出ノズル
　１２ａ，１２ｂ　燃料ガス吐出ノズル
　１３ａ，１３ｂ　燃焼用ノズル
　１４　冷却部
　１５ａ，１５ｂ　燃焼用凹部
　１６ａ　内炎用助燃性ガス供給管
　１６ｂ　外炎用助燃性ガス供給管
　１７ａ　内炎用燃料ガス供給管
　１７ｂ　外炎用燃料ガス供給管
　２０　制御装置
　２１　助燃性ガス供給装置
　２２　燃料ガス供給装置
　３０　溶融金属容器
　３１　耐火物
　３２　湯道
　３３　地金
　Ｄ　助燃性ガス吐出ノズルの内径
　Ｐ　隣り合う助燃性ガス吐出ノズル間の間隔

Claims (8)

  1. 　燃焼バーナ先端の中央部に内炎用の燃焼用ノズルが設けられると共に、この内炎用の燃焼用ノズルの外周側に外炎用の燃焼用ノズルが設けられ、内炎と外炎とを独立して制御できることを特徴とする燃焼装置。
  2. 　請求項１に記載の燃焼装置において、燃焼バーナ先端の中央部に助燃性ガスを吐出させる助燃性ガス吐出ノズルと燃料ガスを吐出させる燃料ガス吐出ノズルとを有する内炎用の燃焼用ノズルが複数設けられると共に、この内炎用の燃焼用ノズルの外周側に、助燃性ガスを吐出させる助燃性ガス吐出ノズルと燃料ガスを吐出させる燃料ガス吐出ノズルとを有する外炎用の燃焼用ノズルが複数設けられていることを特徴とする燃焼装置。
  3. 　請求項２に記載の燃焼装置において、上記の各燃焼用ノズルの先端部に燃焼用凹部が設けられ、この燃焼用凹部の中に上記の助燃性ガス吐出ノズルと燃料ガス吐出ノズルとが設けられていることを特徴とする燃焼装置。
  4. 　請求項２又は請求項３に記載の燃焼装置において、上記の内炎用の燃焼用ノズルにおける助燃性ガス吐出ノズルに助燃性ガスを供給する内炎用助燃性ガス供給管と、内炎用の燃焼用ノズルにおける燃料ガス吐出ノズルに燃料ガスを供給する内炎用燃料ガス供給管と、外炎用の燃焼用ノズルにおける助燃性ガス吐出ノズルに助燃性ガスを供給する外炎用助燃性ガス供給管と、外炎用の燃焼用ノズルにおける燃料ガス吐出ノズルに燃料ガスを供給する外炎用燃料ガス供給管とが多重管構造になっていることを特徴とする燃焼装置。
  5. 　請求項２～請求項４の何れか１項に記載の燃焼装置において、上記の助燃性ガス吐出ノズルから吐出させる助燃性ガスの吐出速度が４５０～５００ｍ／ｓの範囲であることを特徴とする燃焼装置。
  6. 　請求項２～請求項５の何れか１項に記載の燃焼装置において、上記の助燃性ガス吐出ノズルの内径をＤ、隣り合う燃焼用ノズルにおける助燃性ガス吐出ノズル間の間隔をＰとした場合に、３≦Ｐ／Ｄ≦５の条件を満たすことを特徴とする燃焼装置。
  7. 　請求項１～請求項６の何れか１項に記載の燃焼装置を用い、溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させる初期に、上記の内炎用の燃焼用ノズルにおける燃焼を、外炎用の燃焼用ノズルにおける燃焼より強くすることを特徴とする溶融金属容器の湯道洗浄方法。
  8. 　請求項７に記載の溶融金属容器の湯道洗浄方法において、溶融金属容器の湯道に付着した地金を溶削させる初期に、上記の内炎用の燃焼用ノズルにおける燃焼だけを行い、その後、外炎用の燃焼用ノズルにおける燃焼だけを行うことを特徴とする溶融金属容器の湯道洗浄方法。
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